超高穩(wěn)定度智能化晶振設計技術

岳紅月

摘要：為滿足晶體振蕩器設計要求，尤其是頻率穩(wěn)定度要求，研究人員針對當前設計內(nèi)容進行了全面創(chuàng)新與優(yōu)化，提出一種基于超高穩(wěn)定度的智能化晶振設計技術內(nèi)容。針對于此，本文主要對超高穩(wěn)定度智能化晶振設計技術的相關內(nèi)容進行研究與分析，通過分析晶振設計技術短期穩(wěn)定度情況，總結(jié)與歸納其的優(yōu)化措施。并在此基礎上，根據(jù)分析結(jié)果以仿真平衡諧波方式，達到優(yōu)化電路參數(shù)的目的。根據(jù)結(jié)果顯示，該種方法取得的頻率穩(wěn)定度較高，值得推廣與應用。

關鍵詞：超高穩(wěn)定度;智能化;晶振設計技術

1?短時間內(nèi)頻率超高穩(wěn)定度問題的研究與分析

所謂的短期頻率穩(wěn)定度主要是指面對噪聲問題引起振蕩頻率波動變化，應該及時采取降低電路中噪聲問題的方法手段，盡可能地在短期內(nèi)確保頻率穩(wěn)定度效果。晶體電極管集電流呈現(xiàn)出下降趨勢時，秒級短穩(wěn)現(xiàn)象基本可以保持在穩(wěn)定狀態(tài)，并且同時可以借助減少振蕩管集電極電流方式達到上述效果。但需要注意的是，按照電路設計要求最好防止集電極電流過低現(xiàn)象，減少振蕩器起振問題。目前來看，研究人員結(jié)合以往的測試經(jīng)驗，可以發(fā)現(xiàn)當晶體激勵保持增加趨勢時，秒級短穩(wěn)效果會出現(xiàn)降低現(xiàn)象。按照估算晶振毫秒級穩(wěn)定度方法進行衡量與研究，毫秒級短穩(wěn)可以在一定時間內(nèi)得到緩解，但是關于方向問題與原本相反[1]。

另外，數(shù)據(jù)問題主要是從晶振參數(shù)方面進行合理估算，因此無法按照有載品質(zhì)因數(shù)方法進行估算。而如果在提高電路激勵之后，非線性效應問題引發(fā)的噪聲系數(shù)會呈現(xiàn)出逐漸升高趨勢，此時相位噪聲問題會隨著遠端或者近旁問題呈現(xiàn)出惡化情況。此時，短時間內(nèi)部分因素會根據(jù)頻率穩(wěn)定度的變化而發(fā)生改變，如噪聲問題等。根據(jù)這一現(xiàn)象，研究人員若想在短時間內(nèi)獲得超高的頻率穩(wěn)定度，一般多需要從多個方面統(tǒng)籌規(guī)劃，盡量減少電路中的噪聲問題，確保頻率穩(wěn)定度可以維持波動范圍當中。同時，在晶振相位噪聲預測過程中，研究人員可以選取優(yōu)勢性較好的數(shù)學模型，對上述問題進行全面研究與分析。

2?超高穩(wěn)定度智能化晶振設計技術的實踐應用分析

關于超高穩(wěn)定度智能化晶振設計技術的應用問題，我們需要從振蕩電路設計、晶振老化特性與補償問題、晶振電路與控溫電路、頻率溫度與老化智能補償?shù)仍O計角度進行衡量與分析。以下是本人結(jié)合相關經(jīng)驗，根據(jù)超高穩(wěn)定度智能化晶振的設計原理，對其設計技術的實踐應用情況進行總結(jié)與歸納，以期可以給相關人員提供一定的借鑒價值。

2.1?振蕩電路的設計問題

緩沖放大電路、主振電路以及濾波電路始終是振蕩電路的基本組成結(jié)構(gòu)。其中，電路穩(wěn)定性問題與噪聲抑制問題一般多被視為影響超高穩(wěn)定度智能化晶振設計的影響因素。根據(jù)晶體幅頻效應情況，研究人員主張應用SC切型晶體方法，確保熱瞬變與應力補償效果可以達到預期效果[2]。結(jié)合實際應用情況來看，該晶體涉及到的幅頻效應較低且在頻率溫度特性方面還具有良好表現(xiàn)，值得推廣與應用。當前，在電路設計工作中，研究人員為增強控制電路的穩(wěn)定性效果，通常會從電源穩(wěn)壓與電路控溫設計兩個方面入手，以確保晶體電流的穩(wěn)定性。另外，在電源配置方面，研究人員主張優(yōu)先應用低噪聲穩(wěn)壓電路，并根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)實際情況，適當給予二級穩(wěn)壓處理，減少噪聲問題。

2.2?晶振老化特性與補償問題分析

晶體諧振器老化問題的主要取決于晶振固有老化特性問題。一般來說，晶振固有老化過程基本上可以視為不可逆過程。根據(jù)大量研究調(diào)查表明，晶體老化因素通常取決于安裝、焊接、結(jié)構(gòu)、化學反應等多方面因素。一旦某一因素問題存在明顯缺陷，勢必會對晶振固有老化問題產(chǎn)生直接作用影響。針對于此，建議可以優(yōu)先從晶振電路補償角度入手，針對晶體諧振器激勵程度、石英晶體諧振器等問題進行研究與分析。與此同時，根據(jù)高精度溫度補償問題，適當引入數(shù)字補償技術，為頻率溫度的穩(wěn)定性提供安全保障。最后，結(jié)合老化補償情況，以測試晶振前期的老化數(shù)據(jù)為基準，按照最小二乘法擬合公式要求，確定晶振老化曲線情況，進行觀測與分析。

2.3?晶振電路與控溫電路的設計問題

在晶振振蕩電路的選擇問題上，研究人員通常優(yōu)先以完善型科爾匹茲電路為主。究其原因，主要是因為科爾比茲電路電路結(jié)構(gòu)比較簡單，且在調(diào)試起振功能方面效果顯著。通過運用仿真軟件進行模擬，該電路涉及到的輸出功率與相位噪聲問題基本上可以達到預期要求。同時，控溫電路利用單片控制智能機進行實踐操作，當恒溫晶振運行狀態(tài)處于恒定不變時，此時溫度傳感器會將系統(tǒng)測得的溫度信號，以電壓數(shù)字信號的方式進行輸送。最后，根據(jù)控制脈沖信號的實際情況，將其合理傳送到驅(qū)動電路當中，確保振蕩電路與晶體諧振器的控溫效果可以達到預期[3]。

（圖片為晶振電路與控溫電路的設計圖）

2.4?頻率溫度與老化智能補償問題分析

溫度補償智能電路作為以單片機為基礎的數(shù)字電路形式，在電路組成方面集中以程序與數(shù)據(jù)存儲電路、補償電壓產(chǎn)生電路等為主。根據(jù)當前情況來看，補償電路中涉及到的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，會在溫度傳感器測試作用條件下將晶振溫度信號，集中以數(shù)字信號形式進行傳輸。經(jīng)過微處理器作用，得出補償電壓控制量。根據(jù)低通濾波器消除作用，實現(xiàn)對晶振輸出頻率的高溫補償效果、低溫補償效果等。需要注意的是，計算補償電壓控制量的過程中，研究人員可以總結(jié)過往經(jīng)驗，合理得出具體數(shù)值，防止數(shù)值計算過程出現(xiàn)偏差問題。

3結(jié)論

總之，科學、合理地設置晶體管振蕩器，尤其是集電極電流與晶體激勵磁流，一般可以為晶體恒定電流的穩(wěn)定性與安全性提供相應保障。與此同時，電路設計環(huán)節(jié)當中通過選用良好的對策，基本上可以達到減少晶體管閃變噪聲的問題，并且可以在較短時間內(nèi)進一步夯實晶體振蕩器的穩(wěn)定性與安全性。除此之外，積極借助智能化補償技術可以達到超高穩(wěn)定度效果，利于晶體振蕩器在寬溫度范圍中增強穩(wěn)定度效果。

參考文獻：

[1]敦娟.?超高穩(wěn)定度智能化晶振設計技術[J].?科技風，2018（07）：94-95.

[2]孫曉英.?超高穩(wěn)定度智能化晶振設計技術[J].?壓電與聲光，2016，38（06）：885-887.

[3]沈玥.?低噪聲高穩(wěn)定度晶體振蕩器的研究[D].西安電子科技大學，2013.

（作者單位：河北遠東通信系統(tǒng)工程有限公司）